中国农业科学院蔬菜花卉所张友军/杨鑫研究员团队在TOP期刊发表科研成果:昆虫微粒体P450杆状病毒表达体系优化研究

“How to successfully express insect microsomal P450 using a baculovirus system”文章发表在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》。本研究针对昆虫微粒体P450体外表达的技术瓶颈，基于杆状病毒Bac-to-Bac系统提出CPR平衡与P450时间点两大核心调控策略，优化后可高效、稳定获得有催化活性的烟粉虱P450蛋白，解决了传统体系活性低、稳定性差、重复性不足的问题，为昆虫P450体外功能研究提供标准化方案。

研究背景

细胞色素P450是昆虫代谢外源物质、介导杀虫剂抗性的关键酶，其体外功能表征依赖异源表达。传统细菌、酵母表达系统无法实现昆虫P450的正确翻译后修饰与膜定位，杆状病毒-昆虫细胞体系虽适配真核修饰，但存在CPR共表达失衡、P450易失活、表达时机难把控、批次间活性差异大等问题，严重制约昆虫P450的杀虫剂抗性机制研究。

实验方法

研究以烟粉虱为研究对象，克隆CYP4C64、CYP6CM1、CYP6DZ7三种P450及BtCPR基因，构建重组杆状病毒；在HighFive细胞中进行共感染，梯度优化P450/CPR病毒比例与表达时长，添加ALA与柠檬酸亚铁保障血红素合成；通过CO差光谱定量活性P450，7-乙氧基香豆素法检测酶活，UPLC-MS/MS验证吡虫啉代谢能力，最终确定最优表达条件。

核心结果

确立CPR平衡：P3代病毒中P450与CPR的体积比为10-100，其中CYP4C64、CYP6CM1为50:1，CYP6DZ7为20:1，CPR过量会促使活性P450转化为无活性的P420；

发现P450时间点：各P450存在3-4小时的活性峰值窗口，CYP4C64为44h、CYP6CM1为48h、CYP6DZ7为50h，超时表达会因细胞代谢毒素积累导致P450快速失活；

功能验证：优化后的3种P450均具备高催化活性，可高效代谢吡虫啉生成5-羟基吡虫啉，其中CYP6CM1的代谢效率最优。

研究结论

CPR表达比例与感染后收获时间是昆虫微粒体P450体外活性表达的核心要素，本研究优化的杆状病毒表达方案可稳定获得功能型P450，且适用于不同亚家族的CYP蛋白。该方案提升了昆虫P450体外表达的可操作性与活性得率，为昆虫杀虫剂抗性机制解析、P450体外功能研究提供了可靠的技术与理论参考。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2026.104568